是狼真的来了吗 谈DLP投影显示技术

DLP技术的发展及现状

一、

　　TI（德州仪器），影像显示业的传奇，从1977年研发出第一块DLP芯片，并在1996年终于成功实现了DLP®技 术的商业应用，开始向客户提供基于DLP®数字显示技术的光学系统，至今2006年，其DLP®子系统的商业应用已经迎来十年庆典，并实现了成功销售一千万套的里程碑，名符其实地可谓业界一传奇发展史。今天，TI的合作伙伴遍布全球，DLP®技术屡获殊荣，并在各类产品(如大屏幕数字电视、公司/家庭/专业会议投影机和数字电影播放设备）中为用户提供最佳的图像效果。而且运用DLP技术的投影机产品的市场份额也从当初的0从LCD阵营手中夺过近百分之五十，其发展前景更为业界所看好。

　　谁也无法想象，1977年由3位不知名的研究人员在TI（德州仪器公司）研究中心的一间陋室所开发的一块芯片，竟然造就了21世纪第一代数字化显示技术。这块芯片就是数字微镜器件设备（DMD，Digital Micromirror Device）。在过去的几年里，DLP（数字光处理，Digital Light Processing）这种数字技术已未越来越多的人所熟知，而且，它是目前唯一一个已商品化走向市场的全数字显示技术。

　　当时TI的工程师发布今天我们所熟知的数字微镜器件设备时，他们展示的是一块提供16×16分辨率的芯片，而这块芯片正是DLP技术的雏形。在此后的22年中，这项数字显示技术经过了无数次的革新。今天，DLP技术已经将显示分辨率提升到了1280×1024。在基于DLP技术的产品领域中，此项技术标定了图像质量的标准。基于DLP技术的投影机能带给我们所想要的图象质量。但这并不是唯一的原因，看看下面的文章你就会明白为什么一定要选择DLP技术了。

　　DLP技术在革新着我们看世界的方法。第一款基于DLP技术的投影机面视于1996年，而且从那时起，DLP技术就开始向产业化迈出了步伐。DLP技术以为投影机提供了更高的亮度、更高的分辨率、更轻的质量以及更低的成本为目标，在不断发展着。

　　让我们来看看这个例子，三年前，基于单片数字微镜器件设备（DMD）的投影机的亮度为300流明，300流明的亮度意味着只有在较为黑暗的环境里才能使用它，也就是说你的会议必须开在黑乎乎的房间里。而现在，单片DMD的投影机的亮度几乎是以前的5倍。

　　一台早期基于DLP技术的投影机的标准重量是23磅（10.5公斤），在当时这也算“便携式”的了。但是，DLP对“便携式”重新做了定义，现在康柏和InFocus公司推出的投影机的重量低于5磅（2.3公斤），而且仍然可以在明亮的房间中放映演示。最新一代投影机使用3片DMD设备，以为大型会场提供高亮度的应用，其表现效果简直令人难以置信，这种投影机的分辨率不仅是第一代产品的3倍，而且12000流明的亮度要比第一代投影机亮10倍。

　　在过去的18个月中，基于DLP技术的投影机一直在北美最畅销产品排行榜上占据着一席之地。让我们再来看看另外一组数据，目前，DLP投影机在整个高亮度（5500流明）投影机系统市场中占据着超过70%的市场分额。事实上，无论从什么角度看，DLP的故事一直都是一个绝对成功的故事。在1996年初，全世界仅有3台基于DLP技术的投影机。而现在，超过30家的世界知名投影机厂商以DLP技术作为他们产品的特色，市场上更有超过50多种产品采用的DLP技术。TI已经售出了近200万套DLP子系统。

　　基于DLP技术的投影机一直都享有良好的声誉，而且已经被业界广泛认可了。1998年，DLP技术被授予了电影界的大奖——Emmy奖，并被Lucas公司选中，在电影《星球大战》第一幕——“幻影危机”的全数字化放映中发挥其特色。同时，DLP技术还在迪斯尼公司的动画片“泰山”的放映中担当重任。

DLP技术的原理及优势

二、

　　1、原理

　　 正如中央处理单元（CPU）是计算机的核心一样，DMD是DLP的基础。单片、双片以及多片DLP系统被设计出来以满足不同市场的需要（附录A）。一个DLP为基础的投影系统包括内存及信号处理功能来支持全数字方法。DLP投影机的其它元素包括一个光源、一个颜色滤波系统、一个冷却系统、照明及投影光学元件。

　　一个DMD可被简单描述成为一个半导体光开关。成千上万个微小的方形16x16um镜片，被建造在静态随机存取内存（SRAM）上方的铰链结构上而组成DMD（图1）。每一个镜片可以通断一个象素的光。铰链结构允许镜片在两个状态之间倾斜，+10度为“开”。-10度为“关”，当镜片不工作时，它们处于0度“停泊”状态（附录B）。

　　根据应用的需要，一个DLP系统可以接收数字或模拟信号。模拟信号可在DLP的或原设备生产厂家（OEM's）的前端处理中转换为数字信号，任何隔行视频信号通过内插处理被转换成一个全图形帧视频信号。从此，信号通过DLP视频处理变成先进的红、绿、蓝（RGB）数据，先进的RGB数据然后格式化为全部二进制数据的平面。

　　一旦视频或图形信号在一种数字格式下，就被送入DMD。信息的每一个象素按照1：1的比例被直接映射在它自己的镜片上，提供精确的数字控制，如果信号是640x480象素，器件中央的640x480镜片采取动作。这一区域处的其它镜片将简单的被置于“关”的位置。

　　一个848x600数字微镜器件 ，器件中部反射部分包括508，800个细小的、可倾斜的镜片。通过对每一个镜片下的存储单元以二进制平面信号进行电子化寻址，DMD阵列上的每个镜片被以静电方式倾斜为开或关态。决定每个镜片倾斜在哪个方向上为多长时间的技术被称为脉冲宽度调制（PWM）。镜片可以在一秒内开关1000多次，这一相当快的速度允许数字灰度等级和颜色再现。在这一点上，DLP成为一个简单的光学系统。通过聚光透镜以及颜色滤波系统后，来自投影灯的光线被直接照射在DMD上。当镜片在开的位置上时，它们通过投影透镜将光反射到屏幕上形成一个数字的方型象素投影图像。

　　入射光射到三个镜片象素上，两个外面的镜片设置为开，反射光线通过投影镜头然后投射在屏幕上。这两个“开”状态的镜片产生方形白色象素图形。中央镜片倾斜到“关”的位置。这一镜片将入射光反射偏离开投影镜头而射入光吸收器，以致在那个特别的象素上没有光反射上去，形成一个方形、黑色象素图像。同理，剩下的508797个镜片象素将光线反射到屏幕上或反射离开镜片，通过使用一个彩色滤光系统以及改变适量的508，800DMD镜片的每个镜片为开态，一个全彩色数字图像被投影到屏幕上。
　　
　　2、优势：

　　 因为DLP所使用的DMD是数字成像结构，所以这种投影仪技术也是一种全数字反射式投影技术。该技术的最大特点就是数字优势，采用了数字技术之后，可以大大提高图像的灰度等级，使图像噪声消失并稳定画面质量，在图像定位上也比以往精确了许多。并且该种技术还具有反射优势，采用反射式的DMD器件之后，成像器件的总光效率得到了很大提高，对比度、亮度、均匀性都非常出色。单片DLP投影仪的三原色光都是由同一个微镜反射到同一像素点，并不存在会聚问题，所以黑色区域是真正的黑色，像素点边缘也不会出现毛边和阴影。由于工作原理简单，其工作可靠性也相应提高，能够适应各种苛刻的使用环境。
　　
　　 更清晰

　　DLP技术使图象随着窗口的刷新而更加清晰，它通过增强黑白对比度、描绘边界线和分离单个颜色而将图象中的缺陷抹去。你的眼睛是不会欺骗你的，你可以尽情享受这种视觉结果。

　　DMD是由超过五十万块的微小镜而组成，而一个镜面则代表一个像素，一个镜面之下有一个合叶装置。这种结构可以对输入进来的数字信号做出每秒开关超过5000次的响应，以产生像素。DMD镜器件这一非凡的快速开关速度与被称为双脉冲宽度调制的一种精确的图象颜色和灰度复制技术相结合，产生的是透明似水晶的令人叹为观止的图象。

　　更细致

　　如果你坐在会议室的最后一排，你依然可以清晰的看到荧幕上的图象。而且无论从中央还是边上，你都看不到声名狼籍的“纱们”效果——在模拟放映技术中存在于像素之间的恼人缝隙。无论你的座位在哪里，图象总是非常清晰，而且最大化地填充屏幕。

　　DMD镜片体积微小，每一侧边的长度为16微米，相邻镜头之间的缝隙小于1微米。镜头是方形的，所以每一个镜片显示的内容要比实际图象更多。我们将一台LCD投影机与一台DLP投影机做一个比较，图象将在相同条件下进行放映，每一台投影机的焦距、亮度和颜色都调到最佳。与LCD投影机图象上的“纱们”效果相对比的是DLP投影机的无缝效果，当一个图象的尺寸增加时，LCD投影机图象中的缝隙将变得更大。

　　DMD镜面的大小和形状决定了这一切，每个镜面90%的面积动态地反射光线以生成一个投影图象，由于一个镜头与另一个镜头之间是如此地接近，所以图象看起来没有缝隙，再加上当分辨率在增加时大小及间距仍保持一致，因此无论分辨率如何变化，图象始终能够保持很高的清晰度。

　　更明亮

　　你愿意在观看投影的时候同时拥有光明吗？观众在做笔记的时候希望保持亮度或打开窗帘，与传统的模拟投影机相比，DLP投影机将更多的光线打到屏幕上，这样，图象的演示效果在光亮中同在黑暗中一样好。

　　DLP的技术有效地解决了这个问题。DMD的强反射表面通过消除光路上的障碍及将更多的光线反射到屏幕上，而最大化地利用了投影机的光源。DLP技术依据图象的内容对图象进行反射，DLP的光源有两种工作方式，或者通过一个透镜打到屏幕上，或者直接进入一个吸光器。相计较的是，LCD技术则是偏振光在图象到达屏幕之前必须通过大量的附加光学元件。

　　更为有利的是，基于DLP技术的投影机的亮度是随着分辨率的增加而增加的。在如XGA和SXGA等更高分辨率的情况下，DMD提供更多的反射面积，如此一来就可以更为有效地利用灯光的亮度。

　　更逼真

　　随着其它显示技术及摄影技术的出现，DLP使得那些无生命的图象拥有了逼真的色彩。数字彩色的再现保证了图象与真实物质的还原性，而且没有发亮的斑点或其它投影机典型的冲失现象。

　　DLP不仅仅是简单地投影图象，它还对它们进行了复制。在它的处理过程中，首先将源图象数字化为8到10位每色的灰度图象。然后，这些而进制输入进DMD，在那里它们与来自光源并经过仔细过滤的彩色光相结合。这些图象离开DMD后就成像到屏幕上，保持了原图象所有的光亮和微妙之处。DLP独一无二的色彩过滤过程控制了投影图象的色彩纯度，此技术的数字化控制支持无限次的色彩复制，并确保了原始图象栩栩如生地再现。

　　更可靠

　　恶劣条件下的测试强有力地保证了DLP技术的可靠性，TI的工程师在每一种可以想象的情况下对DMD进行了测试。他们曾经将它放在热、冷、振动、爆炸、潮湿以及许许多多其它苛刻的条件下进行检测，从而用户可以确信DMD以及其它组成DLP技术的所有元件在相当长的时间内可以保持高可靠性。

　　DMD不仅通过了所有的标准半导体资格测试，而且还证明了在模拟操作环境下，它的生命期超过10万个小时，测试证明，DMD可以进行超过1.7千万亿次循环无故障运行，这相当于投影机的实际使用时间超过1995年。其它测试结果显示，DMD在超过11万个电力周期和1万1千个温度周期下无故障，以确保在需求较大的应用领域中提供30年以上的可靠运行期。TI为其它DLP组件提供了类似的保证。

　　更便携

　　重量不足10磅并能在屏幕上投影1000流明亮度的基于DLP的超便携投影机为“减重量，但不是肌肉”这一说法赋予了全新的含义。与包含大型、笨重光学器件的传统模拟投影系统不同，DLP的数字化设计使一个小型的、结构更为紧凑的光学系统就可以产生重大的视觉冲击效果。

　　TI的开发人员和合作伙伴帮助超重的投影机进行了“减肥”，他们将DLP的电子元件压缩了一半，而同时，其表现比第一代系统亮度更高、对比度更强。使用一个单片DMD就可以实现大小、重量和亮度的统一，这将使用户可以得到一个更小、更亮、更易于携带而且足以提供出色图象质量的系统。

DLP快速成功抢占LCD市场份额

三、

　　市场发展观望

　　2003年中，在视频通信、远程教育等新型业务发展的带动下，中国投影机市场不仅以超过50％的高增长速度成为持续走低的IT市场中最亮丽的风景，更以爱普生、索尼、惠普、戴尔、联想等国内外IT巨头在狭小市场空间中同台竞技而在业界独树一帜。

　　LCD和DLP是当前投影机市场中两种相互竞争的主流技术。其中，LCD投影机是市场中的老牌产品，因为有爱普生、索尼等老牌劲旅的支持和其他诸多厂商的追捧，自上个世纪90年代中期以来一直是全球投影机市场的主导产品，市场份额一度超过75％，抢占先机、出尽风头。但自去年以来，两种技术模式的投影机之间的竞争格局正发生着根本的变化。其中，推动竞争格局变化的主导1生力量是惠普、戴尔、IBM等国际IT巨头的强势进入和联想、华旗资讯等厂商的相继跟进，他们对DLP技术的青睐有加将使基于两种技术的投影机之间的竞争关系从LCD一枝独秀发展为LCD和DLP平分秋色。

　　其中，作为DLP阵营主力军的惠普、戴尔、联想等IT巨头都各有长技。惠普作为国际打印和成像领域的绝对领导者，秉承了与投影机技术相融通的成像与色彩管理领域内数十年的技术积淀和研发平台，加之搭载美国德州仪器公司DLP先进数字投影技术，它的挺进将会对中国投影市场竞争格局带来深远影响。惠普以全线DLP数字投影机进入投影机市场不仅会改变目前两种不同技术取向的投影机之间的力量对比关系，还将会使整个投影机市场的角逐进入以技术驱动为主导的综合实力竞争时代。其第一款采用独有的“双色轮”专利技术的高端机型xp8010，填补了业界DLP技术的一项空白，攻克了以往投影机明亮度和色彩对比度之间难以平衡的难题。戴尔虽缺乏核心技术积淀，但其独特的低成本高效率的大规模定制和直销模式则是无人企及的，它的大规模低价格优势必将极大地推动DLP投影机在各个应用领域的普及。联想更是具有在中国老百姓当中家喻户晓的品牌优势和深谙国情的渠道和销售运作技巧，而且联想同样注重技术开发以及与底层技术厂商的合作，其对投影领域的决心和实力，使我们有充分理由相信，它将在DLP与LCD对垒中扮演比较重要的角色。

　　三片式DLP投影机自问世以来除被用于大屏幕工业投影领域外，现已开始运用于先进的“数字影院”。数字影院(也称e影院)是刚兴起不久的全新影片制作放映方式，大多数人对其还比较陌生。何谓数字电影?简单来说，是指从拍摄、剪辑到传送，直到最终放映的全过程均由数字信号参与完成的电影。数字电影的拍摄与编辑，借助的是数字摄录一体机来代替传统35mm胶片摄影机，曾在国内公演的《星战前传II—克隆人的进攻》一片，就是全程采用SONY的Cinealta24P数字摄像系统制作的，完全抛弃了传统的电影胶片。数字电影的放映是通大容量通讯网直接分传到各大影剧院或者采用光盘以及电脑硬盘等数据载体。影片放映大多使用新颖的正投式DLP投影机或者是由JVC公司开发采用D-ILA (Direct-Drive image Light Amplifier)方式的投影机。由于宽带网及服务的日益见旺，全球数字影院的市场规模将达到1000亿日元(约8．3亿美元)左右。美国IT(Texas lnstruments)公司开发的数字影院用DLP系统被公认为功能特性超过其它同类投影系统，全球范围已有超过200万套DLP系统投入了运营之中。

　　DLP投影机成长可期
　　
　　德州仪器(IT)指出：近年DLP投影机市场占有率不断 快速成长寸根据IT资料显示，2002年DLP投影机市占率约21％，到去年底DLP投影机的市场占有率成长至30％。除了DLP投影机市占率向上攀升，IT在DLP系统的出货也有加速趋势，如IT资料显示，第100万个DLP系统销售约花了5年才达到，但约1年半后即达到200万套DLP系统销售。IT亚洲区DLP市场发展经理Eric Branddom表示，相较于LCD投影机成熟饱和的市场，DLP投影机市场由于具有技术优势，仍有相当大的成长空间。IT展示在经过3000多小时的使用后，LCD投影机与DLP投影机的实际投影表现，以强调DLP投影机的优势。IT亚洲区DLP产品资深工程师贺世杰指出，LCD面板在经过长时间强光照射后，由于光学系统先天上的技术瓶颈，会产生明显的图像衰减，如投影图像偏蓝等，或出现大面积暗点、对比度降低等。一般LCD投影机在经过

　　3千多小时的使用后，就会出现上述状况，而且更换灯泡也无法改善，而DLP投影机平均使用寿命达10万小时，在投影机寿命期间，不会出现光学性能退化的状况。虽然目前市面上一般DLP投影机价格仍略高于LCD投影机，不过DLP投影机也将开发低价机种。以DLP和LCD零组件系统而言，目前两者已经几乎没有价差，现在也有厂商准备推出1000美元内的低价DLP投影机了。

　　随着投影机价格的调降，市场的规模快速增加，万元价位的机型，被视为投影机厂商冲开市场份额的秘密武器，因此DLP&LCD两大阵营无不致力投入，从上游供应端来分析，作为LCD投影面板仅有的二家供货商之一的SONY，将在2004年4月份开始，停止对其他厂商LCD面板的供应，全部面板只供应SONY投影机及快速成长的SONY背投电视市场，Epson将成为LCD面板唯一的供货商，由于产能不足再加上LCD万元机所使用的0．55时LCD面板利润偏低，EPSON将减少0．55时面板产量，转向0．7时面板的供应，由此推论LCD阵营在成本竞争的力道将有所减弱，而DLP在成本的攻势将持续不断，因此DLP阵营在万元机市场的争夺战上将有机会崭露头角。

　　近来，也可以看到众商家动作频频。买投影机送数码照相机、DVD等等，各种促销手法五花八门，在价格上也有开打的势头，明基BenQ就把去年底推出的第一款DLP数码万元机PB6105(1600流明／2000：1对比度／2．7公斤)价格调整到9999元，虽然比原来只是便宜了700元，但伴随其它LCD品牌在去年底陆续推出的万元机种，意味着喧腾多时的万元机时代已经到来，同时由于BenQ PB6105的加入，也使得DLP与LCD两大阵营在万元机市场的对决越来越热闹。当然了，坐山观虎斗，最开心的还是广大持币观望的消费者。

　　DLP本身通过反射光投影的简明光学原理和高效率的数字光学利用技术，也使投影机机身突破体积和重量的限制能够做得更小巧轻便，更便携时尚，这恰好吻合当下移动办公的大趋势。除了增加商用市场的应用外，投影机进军家庭市场的步伐，也将因心理价位的突破正式展开。大牌整机厂商的纷纷加盟和移动便携风潮的促进，必将大大增加主流投影机市场自LCD技术向DLP技术倾斜的速度和力度，同时也将带来中国投影机市场的全面洗牌。